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客戶案例

重金屬的土水分配行為研究——根際土壤溶液采樣器的應用

采集土壤樣品 1 kg。

①基金項目：國家自然科學基金項目（40772155）、咸寧學院重點項目（BK0704）和生物地質與環境地質教育部重點實驗室開放基金項目（BGEG0809）資助。

作者簡介：郝漢舟（1970－），男，湖北英山人，博士，主要從事生態修復的教學與科研工作。E-mail: haohz110@163.com

在開挖的土壤剖面上采用負壓式土壤溶液采樣器采集土壤溶液。在剖面深度 20、40、60、80、130、 160 cm 處埋置陶瓷頭。土壤溶液采集有以下步驟：

①清洗。第一次使用的新儀器，在安裝前用稀酸洗干凈并用蒸餾水浸泡陶瓷頭 24 h 以上。②埋置。用直徑略大于陶瓷頭的土鉆在預定的剖面深度處打

孔，打孔時略向下傾斜，將土鉆中的土壤取出，過

篩去掉粗砂和石礫，加水攪和成泥漿倒回孔中，把陶瓷頭放入孔中央，使泥漿沒過陶瓷頭，加土壓實密封防止大氣進入。③連接。把陶瓷頭通氣支管用金屬桿堵塞，確保密閉。④潤洗。按壓真空泵抽氣，使瓶內氣壓為 -0.7 個標準大氣壓。初抽取的溶液并不取樣，只用于潤洗陶瓷頭、導管和采樣瓶。⑤ 采樣。在負壓達到要求時，經過潤洗后即可進行采樣。

土壤及土壤溶液中 Cu 和 Zn 用 IRIS Intrepid 全譜儀測定（檢測方法依據 DZ/T0064-93），Cd 用 M6 石墨爐原子吸收分光光度計測定（檢測方法依據 GB5750-85 ）。土壤溶液 pH 用美國哈希 HACH sensION4 便攜式 pH 計測定。土壤有機 C 用用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定。

2分析與討論

2.1土壤溶液重金屬濃度

不同深度土壤溶液中的重金屬濃度見表 1，大值和小值相差 2 個數量級。其中，在 20 cm 深度上，

溶液中的 Cu 濃度范圍為 0.001 ~ 0.404 mg/L，平均值為 0.018 mg/L；Cd 濃度范圍為 0.01 ~ 0.08 μg/L，平均

值為 0.06 μg/L；Zn 濃度范圍為 0.034 ~ 0.343 mg/L，平

均值為 0.095 mg/L。

表 1 不同深度土壤溶液中 Cu、Cd、Zn 濃度描述統計（n = 24）（mg/L）

Table 1 Cu, Cd and Zn concentrations in soil solution at different depths

深度

平均值

0.018

0.026

0.021

0.023

0.022

0.008

Cu (mg/L)

小值大值

0.0010.404

0.0010.126

0.0010.059

0.0050.064

0.0020.051

0.0010.019

CV 0.004

0.009

0.005

0.004

0.002

平均值

0.06

0.10

0.12

0.08

0.06

Cd (μg/L)

小值大值

0.010.08

1.6 0.20

1.7 0.14

0.060.14

0.050.09

0.040.08

CV 0.002

0.003

0.001

0.004

0.002

0.003

平均值

0.095

0.080

0.092

0.100

0.076

0.059

Zn (mg/L)

小值大值

0.0340.343

0.0040.260

0.0070.211

0.0310.260

0.0080.189

0.0180.110

CV 0.024

0.019

0.017

0.018

0.016

0.008

130

160

在對溶液中重金屬進行對數轉換后作為因變量，用土壤溶液中理化性質作為自變量，進行多元線性回歸。自變量進入方程選擇逐步回歸方法（stepwise），

是土壤溶液pH、土壤中重金屬濃度（Mtotal ）、土壤有機碳（Corg ）的函數：

()()

有log(Corg )、pH、log(Zntotal) 進入方程。

log M solution

=a +

b ´ pH + c ´

log M total

從表 2 可知，對于土壤溶液中Cu來講，只有土壤

+d ´

log (Corg )

（2）

溶液中有機C（Corg ）進入了方程，其他土壤理化性質沒有作為自變量進入方程。對于土壤溶液中Cd來講，只有土壤溶液pH進入了方程。對于土壤溶液中的Zn，土壤溶液pH和土壤中的Zn濃度都作為自變量進入方程。已有資料報道[10]，土壤溶液中的重金屬（Msolution ）

該模型中a、b、c、d為常數。該模型前提假設是土壤

溶液中的離子和H+ 競爭土壤的吸附位。該模型對來自與田間和認為污染的土壤進行回歸預測，對土壤溶液中的Cu、Cd、Zn，方程的決定系數分別為 0.611、0.884、 0.618[10]。

表 2 土壤溶液中重金屬預測方程

Table 2 Prediction equations for heavy metal in soil solution

在本研究中，Cd、Zn的線性回歸方程中，pH能解

釋方差變異的 42.3% 和 64.5%。無論是土壤溶液中的有機C還是土壤黏粒含量，作為自變量進入方程后不能進一步提高決定系數R2的大小。對于Cd和Zn，pH是重要的預測土壤溶液中重金屬的因子，土壤溶液中的土壤有機質沒有相同的預測效果。從回歸方程可以看出，土壤溶液中的Cu和Cd、Zn完全不一樣，土壤溶液中的有機質能夠解釋方程變異的 32.2%，土壤溶液pH

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